دیتاشیت فنی LED مید-پاور SMD مدل 67-22ST - پکیج PLCC-2 - حداکثر 19.0 ولت - 50 میلی‌آمپر - نور سفید

1. مرور کلی محصول

مدل 67-22ST یک ال‌ای‌دی مید-پاور نصب‌سطحی (SMD) است که در پکیج PLCC-2 قرار دارد. این محصول به عنوان یک ال‌ای‌دی سفید طراحی شده و ترکیبی از بازده نوری بالا، شاخص نمود رنگ (CRI) بالا، مصرف توان پایین و زاویه دید گسترده را ارائه می‌دهد. فرم فاکتور فشرده آن، این ال‌ای‌دی را برای طیف وسیعی از کاربردهای نورپردازی که در آن‌ها بهره‌وری فضایی و کیفیت نور خوب اهمیت دارد، مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی

ویژگی‌های کلیدی تعریف‌کننده این محصول شامل خروجی شدت نور بالا است که روشنایی مطلوبی را تضمین می‌کند. زاویه دید گسترده، توزیع نور یکنواختی را در سطح وسیعی فراهم می‌آورد. این محصول با استفاده از مواد عاری از سرب ساخته شده و با مقررات اصلی زیست‌محیطی و ایمنی از جمله RoHS، REACH اتحادیه اروپا و استانداردهای عاری از هالوژن (با برم <900ppm، کلر <900ppm، Br+Cl <1500ppm) مطابقت دارد. محصول از دسته‌بندی استاندارد ANSI برای طبقه‌بندی یکنواخت رنگ و عملکرد بهره می‌برد.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این ال‌ای‌دی راه‌حلی ایده‌آل برای کاربردهای متنوع نورپردازی است. کاربردهای اصلی آن شامل نورپردازی عمومی فضاهای مسکونی و تجاری می‌شود. همچنین برای نورپردازی تزئینی و تفریحی که در آن کیفیت رنگ و قابلیت اطمینان کلیدی است، بسیار مناسب می‌باشد. علاوه بر این، می‌توان از آن برای چراغ‌های نشانگر و اهداف روشنایی عمومی در دستگاه‌ها و لوازم الکترونیکی استفاده کرد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش، تجزیه‌ای دقیق از محدودیت‌های عملیاتی و ویژگی‌های عملکردی ال‌ای‌دی تحت شرایط مشخص‌شده ارائه می‌دهد.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

مقادیر حداکثر مطلق، محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر در دمای نقطه لحیم‌کاری (T_Soldering) برابر با 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• جریان مستقیم (I_F):60 میلی‌آمپر (پیوسته).
• جریان مستقیم پیک (I_FP):120 میلی‌آمپر، تحت شرایط پالسی با چرخه کاری 1/10 و عرض پالس 10 میلی‌ثانیه مجاز است.
• توان تلف شده (P_d):1080 میلی‌وات.
• دمای کاری (T_opr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس.
• دمای انبارداری (T_stg):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• مقاومت حرارتی (R_{th J-S}):17 درجه سلسیوس بر وات (از پیوندگاه تا نقطه لحیم‌کاری).
• دمای پیوندگاه (T_j):115 درجه سلسیوس (حداکثر).
• دمای لحیم‌کاری:برای لحیم‌کاری ریفلو، 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه مشخص شده است. برای لحیم‌کاری دستی، حد مجاز 350 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه است.

نکته مهم:این قطعه نسبت به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است. باید در طول مونتاژ و جابجایی، روش‌های صحیح کنترل ESD رعایت شود تا از آسیب جلوگیری گردد.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

عملکرد معمول در جریان مستقیم (I_F) 50 میلی‌آمپر و دمای نقطه لحیم‌کاری 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده است.

• شار نوری (Φ):حداقل شار نوری از 118 لومن شروع می‌شود که بسته به دسته خاص محصول (بخش 3 را ببینید) متفاوت است. مقادیر معمول برای تولید انبوه، سری‌های 133 لومن و 145 لومن هستند. تلرانس ±11% است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):حداکثر ولتاژ مستقیم در 50 میلی‌آمپر، 19.0 ولت است. محدوده معمول بین 17.0 ولت تا 19.0 ولت است که بر این اساس دسته‌بندی شده است. تلرانس ±0.1 ولت است.
• شاخص نمود رنگ (Ra / CRI):حداقل CRI برای سری استاندارد 80 است، با مقدار R9 برابر 0. تلرانس ±2 است.
• زاویه دید (2θ_1/2):زاویه دید معمول در نصف شدت، 120 درجه است که پرتو نور بسیار گسترده‌ای را فراهم می‌کند.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

برای اطمینان از یکنواختی در کاربرد، ال‌ای‌دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد در دسته‌های مختلفی مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شاخص نمود رنگ (CRI)

محصول از یک نماد تک‌حرفی برای نشان دادن حداقل شاخص نمود رنگ استفاده می‌کند. برای سری 67-22ST ذکر شده، نماد 'M' استفاده شده است که معادل حداقل CRI برابر 60 است. دسته‌های بالقوه دیگر شامل N (65)، L (70)، Q (75)، K (80)، P (85)، H (90) و R (90 با R9 >50) می‌شوند.

3.2 شاخص جریان مستقیم

نماد 'Z5' نشان‌دهنده جریان مستقیم کاری 50 میلی‌آمپر است.

3.3 شاخص ولتاژ مستقیم

کد '190' در شماره قطعه، نشان‌دهنده حداکثر ولتاژ مستقیم 19.0 ولت است.

3.4 دسته‌بندی شار نوری

دو سری اصلی شار نوری نسبت به دمای رنگ 4000 کلوین تعریف شده‌اند: یک سری 133 لومن (حداقل) و یک سری 145 لومن (حداقل). هر سری به دسته‌هایی با گام‌های 5 لومنی بیشتر تقسیم می‌شود. به عنوان مثال، سری 133 لومن شامل دسته‌هایی مانند 118L5 (118-123 لومن)، 123L5 (123-128 لومن)، تا 148L5 (148-153 لومن) است.

3.5 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در گام‌های 0.5 ولت از 17.0 ولت تا 20.0 ولت دسته‌بندی شده است. کدهای دسته مانند 170E (17.0-17.5V)، 175E (17.5-18.0V)، تا 195E (19.5-20.0V) هستند.

3.6 دسته‌بندی رنگ (کروماتیسیتی)

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس استاندارد ANSI C78.377 برای ال‌ای‌دی‌های سفید، با استفاده از سیستم بیضی 5-گام مک‌آدام دسته‌بندی می‌شوند. این امر اطمینان می‌دهد که ال‌ای‌دی‌های درون یک دسته از نظر رنگ، به صورت بصری غیرقابل تشخیص باشند. کدهای دسته برای دمای رنگ همبسته (CCT) شامل 2700K، 3000K، 3500K، 4000K، 5000K، 5700K، 6000K و 6500K، همراه با مختصات کروماتیسیتی هدف (Cx, Cy) آن‌ها در نمودار CIE 1931 ارائه شده‌اند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

داده‌های گرافیکی به درک رفتار ال‌ای‌دی تحت شرایط مختلف کمک می‌کنند.

4.1 توزیع طیف

دیتاشیت شامل یک منحنی توزیع طیف است که شدت نسبی نور منتشرشده در طول‌موج‌های مختلف را نشان می‌دهد. برای یک ال‌ای‌دی سفید مبتنی بر چیپ آبی با پوشش فسفر، این منحنی معمولاً یک قله آبی قوی از چیپ و یک انتشار زرد/سبز/قرمز گسترده‌تر از فسفر را نشان می‌دهد که ترکیب آن‌ها نور سفید تولید می‌کند. شکل دقیق آن، دمای رنگ و ویژگی‌های نمود رنگ را تعیین می‌کند.

4.2 منحنی‌های مشخصه الکترواپتیکی معمول

دو منحنی کلیدی ارائه شده است:

شکل 1: تغییرات ولتاژ مستقیم در مقابل دمای پیوندگاه.این منحنی نشان می‌دهد که چگونه ولتاژ مستقیم (V_F) با افزایش دمای پیوندگاه (T_j) کاهش می‌یابد. این یک رفتار ضریب دمایی منفی است که در ال‌ای‌دی‌های نیمه‌هادی معمول است. درک این موضوع برای مدیریت حرارتی و طراحی درایور جریان ثابت بسیار مهم است.

شکل 2: شدت نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم.این منحنی رابطه بین جریان درایو و خروجی نور را نشان می‌دهد. شدت نوری معمولاً با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما در جریان‌های بالاتر ممکن است به دلیل افت بازده و افزایش حرارت، زیرخطی شود.

5. انتخاب قطعه و اطلاعات سفارش

5.1 توضیح شماره محصول

شماره قطعه 67-22ST/KKES-5MXXXXX190Z5/2T به گونه‌ای ساختار یافته است که مشخصات کلیدی را منتقل کند:

- 67-22ST/KKES:سری محصول پایه و کد پکیج.

- 5M:احتمالاً مربوط به سطح شار/عملکرد و دسته CRI (M=حداقل CRI 80) است.

- XX:نمایانگر کد دمای رنگ همبسته (CCT) است (مثلاً 40 برای 4000K).

- XX:نمایانگر کد حداقل شار نوری است (مثلاً 133 برای 133 لومن).

- XXX:جای‌گیر برای کدهای بالقوه دیگر.

- 190:شاخص حداکثر ولتاژ مستقیم (19.0V).

- Z5:شاخص جریان مستقیم (50mA).

- /2T:احتمالاً نشان‌دهنده نوع بسته‌بندی (نوار و قرقره) و تعداد یا اطلاعات واریانت دیگر است.

5.2 لیست تولید انبوه

دیتاشیت یک جدول دقیق از محصولات موجود در سری‌های 133 لومن و 145 لومن در هشت دمای رنگ (2700K تا 6500K) ارائه می‌دهد. هر ردیف شامل شماره قطعه کامل، حداقل CRI (80)، حداقل R9 (0)، حداقل شار نوری و حداکثر ولتاژ مستقیم (19.0V) است. این امر به طراحان اجازه می‌دهد ترکیب دقیق دمای رنگ و روشنایی مورد نیاز برای کاربرد خود را انتخاب کنند.

6. دستورالعمل‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

6.1 مدیریت حرارتی

با مقاومت حرارتی 17°C/W از پیوندگاه تا نقطه لحیم، وجود هیت‌سینک مؤثر برای حفظ عملکرد و طول عمر ضروری است. کارکرد در یا نزدیک حداکثر جریان مستقیم، حرارت قابل توجهی تولید می‌کند. طراحی PCB باید شامل پدهای مسی کافی یا وایاهای حرارتی برای دفع حرارت از نقاط لحیم ال‌ای‌دی باشد تا دمای پیوندگاه به خوبی زیر حداکثر مجاز 115°C نگه داشته شود.

6.2 درایو الکتریکی

این ال‌ای‌دی باید با یک منبع جریان ثابت، نه منبع ولتاژ ثابت، راه‌اندازی شود. جریان کاری توصیه‌شده 50 میلی‌آمپر است. به دلیل ضریب دمایی منفی V_F، یک درایور جریان ثابت، خروجی نور پایدار را بدون توجه به نوسانات جزئی دما تضمین می‌کند. درایور باید قادر به تأمین ولتاژ مورد نیاز باشد که می‌تواند تا 19.0 ولت برای هر ال‌ای‌دی باشد. برای طراحی‌هایی که از چندین ال‌ای‌دی به صورت سری استفاده می‌کنند، ولتاژ درایور باید متناسب با آن انتخاب شود.

6.3 طراحی اپتیکی

زاویه دید گسترده 120 درجه‌ای، این ال‌ای‌دی را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی گسترده و پخش‌شده بدون اپتیک ثانویه دارند، مناسب می‌سازد. برای پرتوهای متمرکزتر می‌توان از لنزها یا رفلکتورهای خارجی استفاده کرد. طراحان باید هنگام برنامه‌ریزی توزیع نور، الگوی تابش فضایی معمول را در نظر بگیرند.

6.4 لحیم‌کاری و مونتاژ

پایبندی به پروفایل‌های لحیم‌کاری مشخص‌شده بسیار مهم است. برای لحیم‌کاری ریفلو، دمای پیک نباید بیش از 260 درجه سلسیوس به مدت بیش از 10 ثانیه باشد. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه باید حداکثر تا 350 درجه سلسیوس کنترل شود و زمان تماس به 3 ثانیه محدود شود. همیشه روش‌های استاندارد مونتاژ SMD و محافظت ESD را رعایت کنید.

7. مقایسه فنی و جایگاه بازار

مدل 67-22ST به عنوان یک ال‌ای‌دی مید-پاور در پکیج PLCC-2، جایگاه خاصی را اشغال می‌کند. در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های های-پاور، چگالی حرارتی پایین‌تر و اغلب نیازمندی‌های درایو ساده‌تری ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهای حساس به هزینه و با حجم بالا مانند پنل‌های نوری، چراغ‌های توکار و جایگزینی لامپ‌ها مناسب می‌سازد. در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های کوچک‌تر و کم‌توان، شار نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد که امکان دستیابی به همان خروجی نور کل را با تعداد دستگاه‌های کمتر فراهم می‌کند و این می‌تواند طراحی اپتیکی و مکانیکی را ساده‌تر کند. تمایزهای کلیدی آن در کلاس خود، ترکیب ولتاژ نسبتاً بالا (امکان پیکربندی سری آسان‌تر با درایورهای مشتق‌شده از برق شهر)، CRI خوب (80) و مطابقت با استانداردهای زیست‌محیطی مدرن است.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: مصرف توان واقعی این ال‌ای‌دی چقدر است؟

ج: توان (P) به صورت حاصل ضرب ولتاژ مستقیم (V_F) در جریان مستقیم (I_F) محاسبه می‌شود. در نقطه کاری معمول 50 میلی‌آمپر و V_Fتقریبی 18 ولت، توان حدود 0.9 وات (900 میلی‌وات) است.

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را به طور پیوسته در 60 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

ج: در حالی که حداکثر مجاز مطلق 60 میلی‌آمپر است، شرایط کاری توصیه‌شده و تمام داده‌های عملکرد در 50 میلی‌آمپر مشخص شده‌اند. کارکرد در 60 میلی‌آمپر ممکن است طول عمر را کاهش دهد، دمای پیوندگاه را افزایش دهد و به طور بالقوه پارامترهای رنگ را تغییر دهد. توصیه می‌شود برای قابلیت اطمینان بهینه، طراحی برای 50 میلی‌آمپر یا کمتر انجام شود.

س: چرا مقدار R9 در مشخصات 0 است؟

ج: مقدار R9 برابر 0 نشان می‌دهد که ال‌ای‌دی حداقل محتوای طیفی قرمز عمیق را دارد. این امر برای ال‌ای‌دی‌های سفید استاندارد با CRI برابر 80 رایج است. برای کاربردهایی که نیاز به نمود رنگ عالی دارند، به ویژه برای اشیاء قرمز، باید ال‌ای‌دی‌هایی از دسته‌های با مقادیر CRI و R9 بالاتر (مانند دسته 'R') انتخاب شوند.

س: چگونه کد دسته شار نوری، مثلاً 133L5 را تفسیر کنم؟

ج: '133' حداقل شار نوری بر حسب لومن برای آن دسته را نشان می‌دهد. 'L5' احتمالاً نشان‌دهنده اندازه گام دسته (5 لومن) و سری است. بنابراین، 133L5 به این معنی است که شار ال‌ای‌دی بین 133 لومن (حداقل) و 138 لومن (حداکثر دسته پایین‌تر بعدی) خواهد بود.

9. مثال کاربردی عملی

سناریو: طراحی یک پنل نور ال‌ای‌دی 4000 کلوین، 1000 لومنی.

1. انتخاب ال‌ای‌دی:مدل 67-22ST/KKES-5M40145190Z5/2T را از لیست تولید انبوه انتخاب کنید. این مدل دمای رنگ 4000K، حداقل شار نوری 145 لومن، CRI 80، V_Fmax19.0V در 50mA را ارائه می‌دهد.

2. محاسبه تعداد:شار هدف / شار هر ال‌ای‌دی = 1000 لومن / 145 لومن ≈ 6.9 ال‌ای‌دی. برای در نظر گرفتن دسته‌بندی و تلرانس‌ها، از 8 ال‌ای‌دی استفاده کنید. این یک حاشیه طراحی فراهم می‌کند.

3. طراحی الکتریکی:8 ال‌ای‌دی را به صورت سری راه‌اندازی کنید. ولتاژ مورد نیاز درایور حداکثر 8 × 19.0V = 152 ولت است. یک درایور جریان ثابت با خروجی حدود 150 ولت و 50 میلی‌آمپر انتخاب کنید.

4. طراحی حرارتی:PCB با هسته فلزی (MCPCB) یا PCB استاندارد را با ریلف حرارتی کافی طراحی کنید تا دمای نقطه لحیم پایین نگه داشته شود. دمای T_jمورد انتظار را بر اساس دمای محیط، مقاومت حرارتی و توان کل (8 × 0.9W = 7.2W) محاسبه کنید.

5. طراحی اپتیکی:پرتو ذاتی 120 درجه‌ای ممکن است برای یک دیفیوزر پنل کافی باشد. یک ورق دیفیوزر روی ال‌ای‌دی‌ها قرار می‌گیرد تا منابع نور منفرد را به روشنایی یکنواخت پنل تبدیل کند.

10. اصل عملکرد و روندهای فناوری

10.1 اصل عملکرد پایه

یک ال‌ای‌دی سفید SMD مانند مدل 67-22ST معمولاً از یک چیپ نیمه‌هادی ساخته شده از ایندیوم گالیوم نیترید (InGaN) استفاده می‌کند که هنگام عبور جریان الکتریکی از آن (الکترولومینسانس) نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی سپس به یک پوشش فسفر (YAG:Ce یا مشابه) که در داخل پکیج رسوب داده شده است، برخورد می‌کند. فسفر بخشی از نور آبی را جذب کرده و آن را به عنوان نور زرد مجدداً منتشر می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل‌شده، توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. نسبت دقیق آبی به زرد و استفاده از فسفرهای چندجزئی، دمای رنگ همبسته (CCT) و شاخص نمود رنگ (CRI) را تعیین می‌کند.

10.2 روندهای صنعت

بخش ال‌ای‌دی مید-پاور با چندین روند مشخص همچنان در حال تکامل است:افزایش بازده:بهبودهای مستمر در فناوری چیپ و بازده فسفر، منجر به لومن بر وات (lm/W) بالاتر و کاهش مصرف انرژی برای همان خروجی نور می‌شود.بهبود کیفیت رنگ:تغییر بازار به سمت مقادیر CRI بالاتر (90+) و اشباع رنگ خاص بهتر (مانند R9) وجود دارد، به ویژه در نورپردازی تجاری و مسکونی.مینیاتوری‌سازی و یکپارچه‌سازی:پکیج‌ها در حال کوچک‌تر و یکپارچه‌تر شدن هستند، گاهی چندین چیپ ال‌ای‌دی را ترکیب می‌کنند یا شامل IC درایور در داخل پکیج می‌شوند (COB - چیپ-آن-برد، یا ماژول‌های یکپارچه).نورپردازی هوشمند و قابل تنظیم:ال‌ای‌دی‌ها به طور فزاینده‌ای برای کار با سیستم‌های کنترلی طراحی می‌شوند که امکان تنظیم نور و تنظیم CCT (از سفید گرم تا سرد) را فراهم می‌کنند.تمرکز بر پایداری:مطابقت با مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی (RoHS، REACH، عاری از هالوژن) اکنون یک الزام استاندارد است که نوآوری‌های علم مواد در بسته‌بندی و فسفرها را پیش می‌برد.